楊將鐸（上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，上海 201108）

目前我國(guó)綠色建筑快速發(fā)展，人們對(duì)其運(yùn)營(yíng)階段的表現(xiàn)高度重視。綠色建筑智慧運(yùn)行平臺(tái)在傳統(tǒng)建筑智能化平臺(tái)的基礎(chǔ)上有何發(fā)展，其蘊(yùn)藏內(nèi)涵、搭建邏輯、功能選擇有何不同，都是需要討論的問題。韓繼紅等[1]認(rèn)為，綠色建筑運(yùn)營(yíng)管理的核心需求，首要也是最基本的，是提供人、財(cái)、物的安全運(yùn)行保障；其次，是從節(jié)能、省錢、省人力、省設(shè)備等角度實(shí)現(xiàn)建筑的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；最后，也是綠色建筑提升的需求，是為使用者持續(xù)提供健康舒適的環(huán)境。阿里研究院[2]在 2017 年對(duì)智慧建筑的定義、特征、問題和趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)，并提出了智慧建筑的總體參考架構(gòu)和技術(shù)參考架構(gòu)。另一方面，實(shí)踐中綠色建筑智慧運(yùn)行平臺(tái)的搭建多數(shù)仍然遵循傳統(tǒng)的建筑智能化邏輯，即羅列需求、堆砌功能，對(duì)建筑信息化模型（BIM，Building Information Modeling ）技術(shù)的應(yīng)用也僅停留在展示層面。綠色建筑的 BIM 平臺(tái)化運(yùn)營(yíng)顯著缺乏整合工具的開發(fā)和技術(shù)集成應(yīng)用[3-4]。

要理清綠色建筑智慧運(yùn)行的框架以及 BIM 技術(shù)的恰當(dāng)應(yīng)用方式，不能只滿足于表面功能的堆砌，還要從價(jià)值觀/搭建邏輯以及綠色建筑的需求入手，細(xì)致分析，頂層設(shè)計(jì)，形成滿足長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)需求的定制化方案。

1 基于綠色建筑價(jià)值觀的智慧運(yùn)行

發(fā)展綠色建筑不僅是一個(gè)技術(shù)問題，而且是一個(gè)文化和社會(huì)問題[5]。綠色建筑是人類社會(huì)文化精神的映射，包括生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等；擁有自然的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，能夠預(yù)判、感知、新陳代謝、融于社區(qū)；避免高能耗的建造模式和運(yùn)營(yíng)模式，形成生命周期思維，征得公眾共鳴，獲得長(zhǎng)期的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)成就。

傳統(tǒng)建筑智能化平臺(tái)搭建有偏重平臺(tái)和偏重需求兩種形態(tài)。平臺(tái)導(dǎo)向以高標(biāo)準(zhǔn)搭建通用平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是方便軟件更新，功能豐富，缺點(diǎn)是硬件接入能力不佳，對(duì)物業(yè)約束多，學(xué)習(xí)成本高，因此尚未有公認(rèn)的最佳平臺(tái)。需求導(dǎo)向以高度定制化功能目標(biāo)搭建平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是能順暢滿足當(dāng)前需求，單位投入較低，缺點(diǎn)是軟硬件交集不清，拓展性和更新能力差，長(zhǎng)期維護(hù)和使用困難。

基于綠色建筑價(jià)值觀的智慧運(yùn)行，當(dāng)以系統(tǒng)決策、作出取舍、適當(dāng)留白、明確路徑的方式搭建平臺(tái)，為綠色建筑綜合競(jìng)爭(zhēng)力提供內(nèi)在驅(qū)動(dòng)。因此，本文提出分層級(jí)功能地圖導(dǎo)向的思考方式，將獨(dú)立的剛性硬件需求或軟件需求的功能進(jìn)行模塊化拆分（特別是物理上的拆分），并將多模塊配合的上層軟件功能重新組織，形成功能地圖，根據(jù)用戶需求及預(yù)期匹配不同層次軟硬件，提供接口文檔。以“室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)”的需求為例，如圖1 所示，說明不同層級(jí)功能地圖的參與模塊和上層軟件功能。更高層級(jí)的功能需要在更低層級(jí)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。

圖1 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)分層級(jí)功能地圖示意

這種方式形成了系統(tǒng)的高低搭配，對(duì)獨(dú)立軟硬件模塊的維護(hù)能力很強(qiáng)，系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)大幅降低，平衡了開發(fā)者和物業(yè)的投入，單次投入成本少量增加，維護(hù)更新成本大幅降低。從綠色價(jià)值觀的角度看，分層級(jí)功能地圖的搭建邏輯具有這些優(yōu)勢(shì)：方便取舍留白，上層功能可以逐步實(shí)現(xiàn)；先分后并，明晰交集，方便各專業(yè)協(xié)同，方便問題排查、維護(hù)和更新；仍然以需求為導(dǎo)向，為硬件冗余配置提供依據(jù)；數(shù)據(jù)接口清晰，原始數(shù)據(jù)與分析、應(yīng)用剝離；方便實(shí)施，方便標(biāo)書制定、工程量清單核算和負(fù)責(zé)人調(diào)配等。

2 綠色建筑的需求

對(duì)獨(dú)立軟硬件模塊進(jìn)行綜合運(yùn)用的上層軟件功能，是依據(jù)綠色建筑本身的需求而制定的。因此，對(duì)綠色建筑的真實(shí)需求進(jìn)行列舉實(shí)有必要。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外綠色建筑和健康建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的梳理，以及綠色建筑咨詢實(shí)踐中對(duì)建筑綠色化真實(shí)需求的理解，梳理出關(guān)鍵指標(biāo)。

其中綠色建筑運(yùn)營(yíng)需求的一級(jí)指標(biāo)涵蓋高頻場(chǎng)景（室內(nèi)外綜合管理）、大數(shù)據(jù)被動(dòng)式場(chǎng)景（環(huán)境、能源、水資源）、低頻場(chǎng)景（固定資產(chǎn)管理）和制度設(shè)置（綠色制度管理）等方面，二級(jí)指標(biāo)涵蓋各場(chǎng)景內(nèi)容，三級(jí)指標(biāo)為該內(nèi)容下的具體需求。由于篇幅有限，僅就綠色建筑運(yùn)營(yíng)關(guān)于環(huán)境管理方面的三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行舉例，如表1 所示。

表1 綠色建筑運(yùn)營(yíng)的環(huán)境管理需求

在判斷指標(biāo)的必要性時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)參照該指標(biāo)的參與人員、技術(shù)能力、（不同人員的）需求程度、投入程度、決策能力等因素。針對(duì)能夠在全生命周期內(nèi)降低能耗、優(yōu)化環(huán)境和提升人員滿意度的需求進(jìn)行資源傾斜。

除了具體的運(yùn)營(yíng)管理需求，綠色建筑也需要基于其價(jià)值觀而形成的“非功能性需求”。例如，運(yùn)維著眼于全生命周期、運(yùn)維與設(shè)計(jì)密切關(guān)聯(lián)、強(qiáng)調(diào)社區(qū)或區(qū)域的融合、用戶綠色意識(shí)提升、形成綠色價(jià)值觀的文化等。

3 支撐智慧運(yùn)行的軟硬件底層模塊

接入綠色建筑智慧運(yùn)行的獨(dú)立軟硬件模塊，在功能地圖中通常作為重要底層模塊，是上層軟件功能的基礎(chǔ)。獨(dú)立軟硬件模塊需要清晰劃分界面，作為軟件分離或硬件分離的單元進(jìn)入系統(tǒng)，需要對(duì)主要硬件、軟件功能、上下行數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)模塊的依存關(guān)系進(jìn)行界定。根據(jù)研究，適合形成軟硬件界面的模塊包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、空間地圖模塊、報(bào)警模塊、門禁/道閘模塊、任務(wù)/流程/文檔管理、公告及溝通模塊、空間管理模塊、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、室外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)處理模塊、空調(diào)/風(fēng)機(jī)監(jiān)控模塊、其他室內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施監(jiān)控模塊、能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水耗/水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、冷熱源群控系統(tǒng)、電梯管理系統(tǒng)、BIM 模型和交互平臺(tái)模塊等19 個(gè)模塊或系統(tǒng)（M 1～M 19）。表2 對(duì)與綠色建筑環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)的模塊（M 9、M 10、M 11）內(nèi)容進(jìn)行了說明。

表2 綠色建筑智慧運(yùn)行的環(huán)境監(jiān)測(cè)部分底層軟硬件模塊

4 基于需求和模塊的分級(jí)功能地圖

基于對(duì)需求的分析（表2）以及獨(dú)立軟硬件模塊（表1）的配置，可以對(duì)綠色建筑上層軟件功能提出期望，并賦予其實(shí)施路徑。綠色建筑智慧運(yùn)行分層級(jí)功能地圖表如表3所示。表3 顯示了通過智慧運(yùn)行平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)哪些環(huán)境管理功能，以達(dá)到或輔助達(dá)到需求滿足。其中滿足水平分為 3個(gè)層級(jí)：LEVEL 1 顯示了基礎(chǔ)運(yùn)維的必備功能，LEVEL 2 顯示了綠色智慧運(yùn)維所要求的更細(xì)致的軟硬件功能和以人工決策為主的可視化運(yùn)維所需功能，LEVEL 3 顯示了應(yīng)用高級(jí)算法以輔助或替代人工決策的智能運(yùn)維。

表3 綠色建筑智慧運(yùn)行分級(jí)功能地圖表（A 2 環(huán)境管理）

5 BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

從表3 可以看出，BIM 技術(shù)在 LEVEL 2 層級(jí)就能夠深度參與智慧運(yùn)行的各項(xiàng)應(yīng)用，BIM 模塊的有效運(yùn)用能夠給運(yùn)維管理帶來諸多便利和效益。基于綠色價(jià)值觀以及分層級(jí)功能地圖的思考模式，可以歸納出 BIM 技術(shù)在優(yōu)化環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì)。

（1）以空間來記錄全信息，包括空間信息、歷史信息、硬件信息、實(shí)時(shí)信息等，方便各種場(chǎng)景下的環(huán)境數(shù)據(jù)調(diào)用。

（2）可視化顯示，形成瀏覽后的綜合反應(yīng)，為大數(shù)據(jù)背景提供環(huán)境宏觀決策基礎(chǔ)；增強(qiáng)印象，突出盲點(diǎn)；方便用戶，降低學(xué)習(xí)和溝通成本。

（3）通過建模形成留白空間（主要是硬件升級(jí)所需的物理空間或配套硬件冗余），為環(huán)境傳感器升級(jí)或調(diào)整降低成本；通過模擬預(yù)估結(jié)果，提供精準(zhǔn)決策。

（4）以標(biāo)準(zhǔn)化接口和模型記錄信息，模擬預(yù)判，確保環(huán)境數(shù)據(jù)前瞻性和可用性。當(dāng)時(shí)間和空間變化時(shí)，與傳感器數(shù)據(jù)相互依附，整體迭代，保持高質(zhì)量。

6 結(jié) 語(yǔ)

我國(guó)綠色建筑在推進(jìn)建筑生命周期的方式上，從粗放管理向精細(xì)管理的方向發(fā)展、從順其自然向頂層設(shè)計(jì)的方向發(fā)展、從各自為政向統(tǒng)一目標(biāo)的方向發(fā)展是必然趨勢(shì)[6]。信息產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)上是超越產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)[7]。綠色建筑運(yùn)營(yíng)技術(shù)問題的解決仍然依賴于非技術(shù)問題的充分碰撞。

本文基于綠色建筑價(jià)值觀和傳統(tǒng)建筑智能化平臺(tái)特點(diǎn)的分析，提出了分層級(jí)功能地圖的思考模式，盡量避免長(zhǎng)期運(yùn)維過程中可能出現(xiàn)的大而無用或者小而不足的平臺(tái)。提出了拆分底層軟硬件模塊、明晰綠色運(yùn)維需求、提煉上層軟件功能的方法論。最后，以優(yōu)化環(huán)境版塊為例，在深入分析中明確了 BIM 技術(shù)在運(yùn)維中需要輔助實(shí)現(xiàn)的功能。

基于上述方法論的 BIM 運(yùn)營(yíng)平臺(tái)（軟件）將能有效支撐更優(yōu)化的建筑運(yùn)營(yíng)，為建筑全生命周期優(yōu)化提供有力手段。本研究將進(jìn)一步基于上述方法論，從具體實(shí)現(xiàn)的角度分析綠色建筑運(yùn)營(yíng)以及相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)軟件開發(fā)的需求，為綠色建筑實(shí)效化和品質(zhì)化提供支撐。